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原文传递基于层级式驾驶仿真实验的驾驶员行为规律及表现评价方法研究

论文题名：	基于层级式驾驶仿真实验的驾驶员行为规律及表现评价方法研究
关键词：	道路场景;驾驶行为;认知特性;评价指标;仿真分析
摘要：	驾驶安全是道路交通的重要研究方向之一，道路交通事故每年造成的人员伤亡和财产损失极其严重，而大部分道路交通事故都与驾驶员有关，因此，对驾驶员行为和表现的研究是驾驶安全研究的重要部分。本文从驾驶安全性的角度出发，以驾驶模拟实验为主要研究工具，旨在提出一个系统的驾驶员行为分析和表现评价方法，本文从驾驶行为的形成机制、实验方法和评价方法三个方面系统阐述利用驾驶模拟实验进行行为规律分析和驾驶员表现评价的过程，并进行算例分析和三个案例分析，主要内容有以下几个方面: 　　(1)驾驶行为的基础理论研究。重点研究了驾驶行为的认知特性和驾驶风险形成机制，基于主观驾驶风险和客观驾驶风险的关系提出层级式驾驶行为模型。首先，驾驶认知是一切驾驶行为的基础，基于SRK(Skill-Rule-Knowledge)人类认知模型，介绍其对驾驶行为的描述和不足之处，突出主观风险判断在驾驶行为形成过程中的重要作用;驾驶任务需求和驾驶能力是驾驶行为产生的重要因素，基于TCI模型，介绍这两个因素与驾驶难度（客观驾驶风险）的关系，并阐述TCI(Task Capability Interface)模型的不足之处;之后，本文基于主观驾驶风险和客观驾驶风险之间的关系，按照客观驾驶风险将驾驶行为分为低中高三个风险层级，提出层级式驾驶行为模型，低风险驾驶行为是指基本车辆控制，中风险驾驶行为是指动态决策，高风险驾驶行为是指紧急避撞反应。该模型能够从事故风险的角度描述驾驶行为的内在特性，并指导驾驶模拟实验设计对驾驶行为进行测试和安全性评价。　　(2)驾驶模拟场景设计方法研究。由于高风险驾驶场景的存在，驾驶模拟器变成驾驶员行为规律分析和表现评价数据测量的理想工具，本文从驾驶模拟场景的风险分类、道路场景模块化构建、驾驶实验场景标准化设计三个方面提出了基于层级式驾驶行为模型的驾驶模拟场景设计方法。首先基于层级式驾驶行为模型对驾驶模拟场景进行了分类，按照风险层级分别从前人文献中提取了驾驶模拟场景，并确定了每个场景中的设计特征参数，再基于驾驶模拟器给出了道路场景模块化构建方法和实验场景标准化设计方法，利用道路场景模块库可以快速拼接生成道路场景，在道路场景基础上利用动态模型库设置场景特征参数，然后增加干预因素即可形成驾驶模拟实验场景。　　(3)驾驶员表现评价方法研究。在驾驶模拟实验结果的基础上，通过提取评价指标可以针对单个驾驶场景进行驾驶员表现评价，基于单个场景评价结果可以针对驾驶场景树进行驾驶员表现评价。本文首先给出了驾驶模拟实验的数据特征和后期处理方法，然后在指标分类的基础上提出了评价指标选取规则和提取方法，再基于实验统计学原理提出了评价指标针对单个场景驾驶员表现的评价方法，最后介绍了基于单场景驾驶员表现评价结果的场景树评价模型，并对单场景评价方法和场景树评价模型进行了算例分析。　　(4)闯红灯违章预警对驾驶行为及表现影响评价研究。以闯红灯违章预警作为干预因素，设计了信号交叉口处黄灯走停的中风险驾驶场景，在部分实验中驾驶员在信号灯变化的同时可以通过车载音响设备接收到语音预警，通过对比有预警和无预警时的行为规律与驾驶员表现评价，分析了闯红灯违章预警功效，并从实验设计、驾驶行为规律分析和驾驶员表现评价三个方面演示了中风险单一场景评价方法的应用。结果显示闯红灯违章预警系统能够帮助驾驶员更好地处理走停决策行为，降低危险性。　　(5)信号交叉口避撞预警对驾驶行为及表现影响评价研究。以信号交叉口避撞预警作为干预因素，设计了信号交叉口处躲避闯红灯车辆的高风险驾驶场景，在部分实验中驾驶员在未发现闯红灯车辆情况下提前通过车载音响设备接收到语音预警，通过对比有预警和无预警、早预警和晚预警、预警内容包含方向信息和不包含方向信息时的行为规律与驾驶员表现评价，分析信号交叉口避撞预警的功效，寻找最佳的预警条件，并从实验设计、驾驶行为规律分析和驾驶员表现评价三个方面给出了高风险单一场景评价方法的应用案例。实验结果表明紧急避撞预警系统能够帮助驾驶员更好地进行紧急避撞操作，降低危险性，早预警是最佳的预警条件，预警内容中是否包含方向信息并无显著影响。　　(6)手持手机通话对驾驶行为及表现影响评价研究。以手持手机通话为干预因素，选取不同风险层级的多场景构成场景树。首先基于文献中的结果通过对比有通话和无通话时的行为规律与驾驶员表现评价，得到单场景的驾驶表现评价得分;然后在单场景驾驶员表现评价得分的基础上，针对场景树进行驾驶员表现评价，得到驾驶表现综合评价得分，分析手持手机通话对于驾驶安全的影响;最后从实验场景选取、驾驶行为规律分析和驾驶员表现评价三个方面给出了多场景（场景树）评价方法的应用案例。结果显示手持手机通话会对驾驶行为产生负面影响，增加危险性。
作者：	向往
专业：	交通运输规划与管理
导师：	闫学东
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文